brzdový systém ABS. Ako funguje protiblokovací brzdový systém?

Pri brzdení. Hlavným účelom systému je udržať stabilitu a ovládateľnosť vozidla (brzdná dráha môže byť v niektorých prípadoch dlhšia ako bez systému ABS)

Príbeh

Prvýkrát bol na železničnom vozidle objavený problém blokovania kolies pri brzdení, keďže zablokované kolesá majú výrazne menší brzdný účinok a dochádza k opotrebovaniu ráfika kolesa, čo znižuje jazdný výkon auta alebo lokomotívy. Navyše, keď sú páry kolies zablokované, výrazne sa zvyšuje pravdepodobnosť vykoľajenia. Problém bol vyriešený použitím automatických regulátorov brzdnej sily, dnes známych ako cargo auto režim. Na elektrických vlakoch a električkách, kde je prevádzkové brzdenie elektrické, blokovaniu kolies bráni elektrické a elektronické systémy, automaticky regulujúci budiaci prúd trakčných motorov pracujúcich pri brzdení v generátorovom režime. Takéto systémy sú známe už od 20. rokov 20. storočia. V 20. rokoch 20. storočia sa objavil prvý ABS na inštaláciu na podvozok lietadiel. Tu bolo potrebné vyriešiť problém ovládateľnosti lietadla pri behu po dráhe. Prvé produkty vytvorila francúzska spoločnosť Avions Voisin, výrobca automobilov a lietadiel.

V tých časoch mala väčšina áut mechanické brzdy s káblovým pohonom a vyžadovali významné fyzická sila Inými slovami, museli ste silno stlačiť brzdový pedál, čo spôsobilo zablokovanie kolies, čo následne negatívne ovplyvnilo jazdné vlastnosti auta. Neskôr sa objavili hydraulické brzdy s podtlakovým posilňovačom, ale tento systém neriešil problém blokovania kolies.

V roku 1936 spoločnosť Bosch patentovala technológiu, ktorá zabránila zablokovaniu kolies pri prudké brzdenie. V praxi však nebolo možné realizovať túto myšlienku v tých rokoch kvôli nedostatku digitálnej elektroniky, ktorá by umožnila reagovať na zablokovanie kolies v zlomku sekundy. Situácia sa zmenila v 60. rokoch s nástupom polovodičovej techniky, ktorá sa postupne dostala aj do automobilového priemyslu. Ale prvé vzorky ABS, ktoré sa objavili v roku 1971 na jednom z modelov koncernu General Motors, sa ukázali byť dokonca nebezpečné, pretože nevyriešili problém zaseknutia predných hnacích kolies.

Prvý skutočne funkčný ABS vynašli Nemci. Okrem spoločnosti Bosch začala v roku 1964 pracovať na vytvorení ABS spoločnosť Teldix GmbH. Jeho inžinier Heinz Lieber vyvinul základy budúce ABS. Neskôr viedol elektrické a elektronické oddelenie koncernu Daimler-Benz a v roku 1970 Daimler-Benz slávnostne oznámil vytvorenie prvého funkčného ABS. Systém s názvom „ABS 2“ pozostával z elektronického ovládača, snímačov rýchlosti namontovaných na každom kolese a dvoch alebo viacerých hydraulických ventilov v brzdovom okruhu. Systém pracoval z údajov o rozdiele rýchlostí otáčania rôznych kolies: ak sa otáčali rôznymi rýchlosťami, regulátor dávkovaním brzdnej sily vyrovnal rýchlosť otáčania. Potom systém umožnil zvýšiť brzdnú silu.

Komplexné testy tohto systému odhalili jednu významnú nevýhodu – nespoľahlivosť elektronických komponentov. Na návrh Daimler-Benz boli do projektu zapojení inžinieri Bosch, ktorí pracovali nezávisle od Liebera a získali bohaté skúsenosti v oblasti automobilovej elektroniky.

Na vytvorenie sériového protiblokovacieho brzdového systému sa tak spojili úspešné nápady Lieberu a rozsiahle skúsenosti inžinierov Bosch vo vývoji a výrobe digitálnych elektronických komponentov. V polovici 70. rokov sa ABS začalo montovať voliteľne (na žiadosť klienta a za príplatok) na luxusné autá a od roku 1978 štandardne na dve nemecké autá - Mercedes Benz W116 (trieda S) a BMW. 7 Series a náklady na systém v tom čase predstavovali približne 10% nákladov na celé auto. Od júla 2004 je každé nové auto predávané v Európskej únii štandardne vybavené ABS.

Princíp činnosti ABS

Koeficient klzného trenia je výrazne nižší ako koeficient statického trenia. Preto bude brzdná dráha so zablokovanými kolesami (klzné trenie: kolesá kĺžu po povrchu) väčšia ako brzdná dráha pri stále rotujúcich kolesách (statické trenie: pneumatika v mieste kontaktu s vozovkou je v pokoji vzhľadom na to). V tomto prípade poskytujú brzdy silu o niečo menšiu, ako je potrebná na úplné zablokovanie kolesa. S dostatočnými skúsenosťami je vodič schopný túto silu sám pocítiť a v prípade zablokovania kolies mierne zoslabne tlak na brzdový pedál, no zároveň nie je schopný znížiť tlak a brzdnú silu na jednom zablokovanom koleso. Systém ABS monitoruje otáčanie kolies a ak sa zablokujú, mierne zníži tlak v brzdovom systéme, aby sa koleso mohlo otáčať, a potom opäť zvýši kompresnú silu. Týmto spôsobom sa dosiahne prerušované brzdenie, čo umožňuje korigovať smer vozidla pri extrémnych brzdných podmienkach.

Dizajn systému

ABS pozostáva z nasledujúcich hlavných komponentov:

• snímače rýchlosti alebo zrýchlenia (spomalenia) inštalované na nábojoch kolies vozidlo;
• regulačné ventily, ktoré sú prvkami modulátora tlaku, inštalované v hlavnom vedení brzdového systému;
• riadiaca jednotka, ktorá prijíma signály zo snímačov a riadi činnosť ventilov.

Tento proces sa opakuje niekoľkokrát (alebo niekoľko desiatokkrát) za sekundu; v roku 2008 sa podľa odborníkov z „Behind the Wheel“ priemerný ABS aktivoval 20-krát za sekundu.

Účinnosť výkonu ABS

Hlavnou úlohou ABS je umožniť vodičovi udržať si kontrolu nad vozidlom počas núdzového brzdenia, to znamená, že je možné vykonávať pomerne ostré manévre priamo počas procesu brzdenia. Kombinácia týchto dvoch faktorov robí z ABS veľmi významnú výhodu pri zabezpečovaní aktívnej bezpečnosti vozidla.

Skúsený vodič dokáže efektívne brzdiť aj bez použitia ABS, pričom samostatne kontroluje moment odlomenia kolies (túto techniku ​​brzdenia najčastejšie využívajú motorkári) a oslabuje brzdnú silu až na hranici blokovania (v tomto prípade ide o prerušované brzdenie). Účinnosť takéhoto brzdenia môže byť porovnateľná s brzdením pomocou jednokanálového ABS. V každom prípade majú viackanálové systémy tú výhodu, že dokážu ovládať brzdnú silu na každom jednotlivom kolese, čo dáva nielen efektívne spomalenie, ale aj stabilné správanie sa vozidla v ťažké podmienky nerovnomerná priľnavosť kolies k povrchu vozovky.

Pre neskúseného vodiča je prítomnosť ABS v každom prípade lepšia, pretože umožňuje núdzové brzdenie intuitívnym spôsobom, jednoducho pôsobením maximálnej sily na brzdový pedál alebo rukoväť, pričom si zachováva schopnosť manévrovania.

Za určitých podmienok môže činnosť ABS predĺžiť brzdnú dráhu. Napríklad pri používaní automobilových pneumatík s nedostatočnou priľnavosťou (napríklad pri jazde v zime na letných pneumatikách). Taktiež na sypkých povrchoch, ako je hlboký sneh, piesok alebo štrk, sa kolesá, ktoré sú zablokované počas brzdenia, začnú zarývať do povrchu, čo poskytuje dodatočné spomalenie. Odblokované kolesá za týchto podmienok brzdia výrazne pomalšie. Aby bolo možné v takýchto podmienkach efektívne brzdiť, je pri niektorých modeloch áut vypínateľné ABS. Niektoré typy ABS majú navyše špeciálny brzdný algoritmus pre sypké povrchy, čo vedie k početným krátkodobým zablokovaniam kolies. Táto technika brzdenia vám umožňuje dosiahnuť efektívne spomalenie bez straty kontroly, ako pri úplnom uzamknutí. Typ povrchu môže vodič nastaviť manuálne alebo ho môže určiť automaticky systém na základe analýzy správania vozidla alebo pomocou špeciálnych senzorov na detekciu povrchu vozovky.

Brzdový asistent

Asistenčný systém núdzové brzdenie(SPET) rozpozná núdzové brzdenie, zvýši tlak v brzdovom systéme na maximum a udržiava ho až do úplného zastavenia vozidla. SPET môže byť realizovaný pomocou elektronických komponentov alebo hydrauliky. Pri zisťovaní núdzového brzdenia sa berú do úvahy nasledovné:

• aktuálna rýchlosť vozidla;
• rýchlosť stlačenia brzdového pedála;
• sila (hĺbka) stlačenia brzdového pedálu;
• vzdialenosť od vozidla vpredu;
• a ďalšie parametre (napríklad blízkosť semaforov).

Štúdie ukázali, že značná časť vodičov v prípade núdze buď úplne nestlačí brzdový pedál, alebo ho v určitom bode uvoľní. Z tohto dôvodu je brzdná dráha dlhšia, ako by mohla byť pri úplne zošliapnutom pedáli. SPET bol vyvinutý na vyriešenie tohto problému.

Núdzové brzdenie je typ brzdenia, ktorý vodiči vozidiel využívajú čoraz častejšie, pretože je to diktované neustálymi komplikáciami modernej situácie na cestách. Účinnosť takéhoto brzdenia sa však môže znížiť takmer na nulu, ak sa koleso (kolesá) vozidla zablokuje. Zastavuje vnímanie bočných síl, ktorých vplyv je navrhnutý tak, aby udržal auto na určitej trajektórii nastavenej vodičom. Vozidlo stráca nielen ovládateľnosť, ale aj stabilitu, čo v 90% prípadov vedie k jeho rozpadu do nekontrolovaného „šmyku“.

Brzdy ABS, pomenované podľa prvých písmen technológie „Antilock Brake System“, sú funkčne navrhnuté tak, aby udržiavali ovládateľnosť vozidla počas brzdenia tým, že zabraňujú zablokovaniu kolies. Výsledkom použitia tohto systému je zvýšenie brzdnej účinnosti, skrátenie brzdnej dráhy vozidla, a to ako na suchej, tak aj mokrej vozovke, zlepšenie manévrovateľnosti atď. Nepochybnou výhodou systému ABS je zníženie opotrebenia pneumatiky, ako aj zabezpečenie jej rovnomernosti (opotrebenia).

Medzi hlavné nevýhody protiblokovacieho systému patrí zvýšenie brzdnej dráhy vozidla na povrchoch s sypkou štruktúrou: štrk, piesok, sneh atď.
Poďme si teda zhrnúť, čo bolo povedané. Funkcionalita systému, ktorý zabraňuje zablokovaniu kolesa (kolesa) počas núdzového brzdenia, poskytuje:

Efektívne brzdenie vozidla na klzkom (mokrom) povrchu vozovky.

Zabránenie vzniku „nekontrolovateľného“ šmyku.

Dostatočná kontrola vodiča nad autom.

Konštrukcia brzdového systému ABS

Moderný systém prevencie zablokovania kolies pozostáva z troch hlavných skupín prvkov:

Senzory (spínač rýchlosti kolies a brzdových svetiel).

Akčné členy (čerpadlo čerpadla, hydraulický rozvádzač alebo modulátor vybavený solenoidovými ventilmi, výstražné kontrolky).

Riadiaca jednotka (ECU), ktorá prijíma informácie zo senzorov a prenáša príkazy do akčných členov.

Ako je ľahko pochopiteľné, ovládanie ovládačov alebo modulátorov sa vykonáva nastavením tlaku v brzdových okruhoch kolies. V tomto prípade sa veľká pozornosť venuje rýchlosti prenosu informácií zo snímačov umiestnených spravidla na osi kolesa do riadiacej jednotky.
Hydraulický rozvádzač je séria solenoidových ventilov, ktoré riadia množstvo tlaku v systéme a sú uzavreté v odolnom kryte.

Centrálny blok elektronické ovládanie, alebo „ECU“, sú dva interagujúce mikrokontroléry, ktoré navzájom riadia svoju činnosť. Pracovný program Riadiaca jednotka obsahuje niekoľko prevádzkových algoritmov, z ktorých hlavným je stav brzdového systému v závislosti od informácií o parametroch otáčania kolies.

Ako funguje protiblokovací brzdový systém

Protiblokovací brzdový systém automobilu funguje nasledovne. V momente brzdenia prúdi brzdová kvapalina do vstupných kanálov hydraulického rozvádzača. Solenoidové ventily sú otvorené a pracovná kvapalina voľne prúdi na kolesá vozidla. Keď je zo snímača prijatá informácia o kritickej zmene rýchlosti otáčania a polohy kolesa, riadiaca jednotka uzavrie solenoidové ventily, čím zastaví alebo obmedzí tok brzdovej kvapaliny do brzdového mechanizmu kolesa. Po zastavení blokovania kolies (na základe informácií zo snímačov kolies) elektronická riadiaca jednotka „ECU“ vráti solenoidové ventily do pôvodnej polohy, čím obnoví dodávku brzdovej kvapaliny do mechanizmov bŕzd kolies.

Vodič vozidla okrem transparentu na ovládacom paneli signalizujúceho aktiváciu systému ABS pociťuje otrasy od brzdového pedálu spôsobené rýchlym otváraním a zatváraním elektromagnetických ventilov modulátora.

Vlastnosti prevádzky vozidla vybaveného systémom prevencie zablokovania kolies

Prevádzka vozidla so systémom ABS má určité vlastnosti a požiadavky, ktorých dodržiavanie zabezpečí trvanie a stabilitu jeho (systému) fungovania:

Vyhnite sa pripájaniu batérie vášho auta k batérii iného vozidla (takzvané „osvetlenie“).

Pri vykonávaní zváracích prác na karosérii vozidla odpojte kontakty vedúce k prvkom systému ABS.

Pravidelne kontrolujte technický stav kontaktov generátora.

Neodpájajte elektrické konektory, keď je elektráreň v chode alebo je zapnuté zapaľovanie.

Elektronická riadiaca jednotka „ECU“ by nemala byť dlhodobo vystavená (nie viac ako 2 hodiny) vysokým teplotám (nie vyšším ako 850C).

Začínajúci automobiloví nadšenci často spanikária, keď sa rozsvieti transparent, ktorý signalizuje poruchu protiblokovacieho systému vozidla. V tomto prípade si musíte zapamätať nasledovné:

a) Výkon brzdového systému vozidla nezávisí od výkonu ABS.
b) Blikanie bannera je príznakom poruchy systému ABS spôsobenej poruchou elektroinštalácie.
c) Aktivácia banneru môže byť spôsobená nízkym napätím (menej ako 10,5 V) v sieti vozidla.
d) Mimo prevádzky Systém ABS brzdy sa vymieňajú na čerpacej stanici, ktorej pracovníci majú príslušnú kvalifikáciu, vybavenie a zručnosti.

Umiestnenie komponentov protiblokovacieho brzdového systému.

Ak na klzkej vozovke prudko zabrzdíte, môžu nastať problémy. Protiblokovací systém bŕzd (ABS) preberá túto činnosť a šetrí vaše nervy. Na klzkej vozovke totiž ani profesionálny vodič nedokáže bez ABS zabrzdiť tak rýchlo ako bežný vodič s ním.

V tomto článku sa pozrieme na protiblokovacie brzdové systémy - prečo ich potrebujeme, ako fungujú, ako fungujú, čo sú a aké problémy môžu vzniknúť pri ich používaní?

Systém ABS

Teoreticky, protiblokovací brzdový systém je usporiadaný celkom jednoducho. Ak sa šmýkate na ľade, uvidíte, že sa kolesá pretáčajú, ale nedochádza k žiadnej trakcii. K tomu dochádza v dôsledku kĺzania oblasti ložiska kolesa na ľade. Protiblokovací systém bŕzd zabraňuje zablokovaniu a pretáčaniu kolies, čo vám prináša dve výhody: rýchlejšie zastavenie a pri zastavovaní si udržíte kontrolu nad vozidlom.

ABS obsahuje nasledujúce komponenty:

• Senzory rýchlosti
• Pumpa
• Ventily
• Ovládací blok

Senzory rýchlosti

Protiblokovací brzdový systém musí monitorovať moment, ktorý hraničí s zablokovaním kolies. Tieto informácie čítajú snímače rýchlosti umiestnené na každom kolese alebo v niektorých prípadoch na diferenciáli.

Ventily

Brzdový systém má ventily pre každú brzdu riadenú systémom ABS. V niektorých systémoch má ventil 3 polohy:

• V polohe 1 je ventil otvorený; tlak z hlavného valca sa prenáša na brzdu.
• V polohe 2 ventil blokuje vedenie a izoluje brzdu od hlavného valca. Tým sa zabráni zvýšeniu tlaku pri silnejšom stlačení brzdového pedála.
• V polohe 3 ventil mierne zníži brzdný tlak.

Pumpa

Pretože ventil môže oslabiť brzdný tlak, je potrebné ho nejako prepumpovať do pôvodnej polohy. Na to sa používa čerpadlo; keď ventil uvoľní tlak v potrubí, čerpadlo ho prečerpá na požadovanú úroveň.

Ovládací blok

Riadiaca jednotka je počítač. Monitoruje snímače rýchlosti a riadi ventily.

ABS čerpadlo a ventily

Prevádzka ABS

Existovať rôzne možnosti algoritmy a ich kombinácie pre riadenie ABS. Pozrime sa na princíp fungovania najjednoduchšieho systému.

Riadiaca jednotka nepretržite číta snímače rýchlosti. Monitoruje akékoľvek zníženie rýchlosti, ktoré nie je normálne. Napríklad predtým, ako sa koleso zablokuje, rýchlosť jeho otáčania prudko klesne. Ak to ignorujete, koleso sa zastaví oveľa rýchlejšie ako auto. IN ideálne podmienky Zastavenie pri rýchlosti 100 km/h trvá autu približne 5 sekúnd, ale koleso sa zablokuje za menej ako 1 sekundu.

Riadiaca jednotka ABS vie, že takéto náhle prerušenie pohybu nie je možné, preto zníži tlak na brzdy, kým sa nezačne zrýchľovať, potom tlak opäť zvýši, kým sa opäť nezačne brzdiť. To sa deje tak rýchlo, že koleso nestihne prudko zmeniť rýchlosť. Vďaka tomu sa kolesá brzdia rovnakou rýchlosťou ako auto, pričom kolesá brzdia v polohe hraničiacej s zablokovaním. V tomto prípade systém dosahuje maximálnu brzdnú silu.

Keď je aktivovaný ABS, pocítite pulzovanie brzdového pedála; k tomu dochádza v dôsledku rýchleho otvárania a zatvárania ventilov. V niektorých ABS sa vykoná až 15 cyklov otvorenia/zatvorenia ventilu za sekundu.

Typy protiblokovacích brzdových systémov

Používa sa v autách Rôzne druhy protiblokovacie brzdové systémy v závislosti od typu inštalovaných bŕzd. ABS budeme uvažovať podľa počtu kanálov - t.j. počet ventilov, ktoré sa ovládajú individuálne – a počet snímačov rýchlosti.

Štvorkanálové ABS so štyrmi snímačmi
Tento typ je najlepší. Na každom kolese sú nainštalované snímače rýchlosti a pre každé koleso je tiež samostatný ventil. Pri tomto type ABS riadi riadiaca jednotka každé koleso samostatne, aby poskytla najvyššiu brzdnú silu.

Trojkanálové ABS s tromi snímačmi
Typicky sa tento typ používa na malých nákladných autách (pickupoch) s ABS na všetkých štyroch kolesách. Predné kolesá majú dva snímače a ventily, jeden pre každé koleso, zatiaľ čo zadné kolesá majú jeden snímač a ventil. Snímač rýchlosti zadného kolesa je umiestnený na zadnej náprave.

Tento systém poskytuje individuálne ovládanie pre každé predné koleso a poskytuje maximálnu brzdnú silu. Zadné kolesá sú vedené v pároch, t.j. Aby ABS fungoval, musia byť obe zadné kolesá zablokované. Tento typ ABS umožňuje zablokovanie jedného zadného kolesa počas brzdenia, čo znižuje jeho účinnosť.

Jednokanálové ABS s jedným snímačom
Tento typ sa zvyčajne inštaluje na malé nákladné autá (pickupy) s ABS len na zadných kolesách. Toto ABS má len jeden ventil na ovládanie oboch zadných kolies a jeden snímač umiestnený na zadnej náprave.

Tento typ funguje rovnako ako zadné 3-kanálové ABS. Zadné kolesá sú vedené v pároch, t.j. Aby ABS fungoval, musia byť obe zadné kolesá zablokované. Tento typ ABS umožňuje zablokovanie jedného zadného kolesa počas brzdenia, čo znižuje jeho účinnosť.

Tento typ ABS je ľahké rozpoznať. Zvyčajne má jedno brzdové vedenie prechádzajúce cez odpalisko k obom zadným kolesám. Snímač rýchlosti nájdete aj na elektrickej prípojke v blízkosti diferenciálu zadnej nápravy.

Časté otázky o ABS

Musím na klzkej vozovke prerušovane brzdiť?
Pri jazde v aute vybavenom ABS nie je potrebné brzdiť prerušovaným stláčaním pedálu. Prerušovaný tlak na brzdový pedál sa používa pri brzdení vozidla bez ABS, aby sa zabránilo zablokovaniu kolies a udržalo sa ovládanie vozidla. V autách s ABS sa kolesá nikdy nezablokujú, takže prerušované stláčanie pedálu len predĺži čas zastavenia.

Pri núdzovom brzdení na aute s ABS musíte pevne stlačiť brzdový pedál a držať ho stlačený, kým ABS brzdí. Môžete cítiť silné pulzovanie v pedáli, ale tak to má byť, pedál nepúšťajte.

Naozaj funguje protiblokovací systém?
ABS zefektívňuje brzdenie. Zabraňuje zablokovaniu kolies a poskytuje najkratšiu brzdnú dráhu na klzkej vozovke. Pomáha však ABS predchádzať nehodám?

Americký inštitút bezpečnosť cestnej premávky vykonal sériu štúdií s cieľom zistiť, ako často sú vozidlá s ABS účastníkmi nehôd smrteľné. Štúdia z roku 1996 ukázala, že ABS nezabráni smrteľným nehodám. Zistilo sa tiež, že u vozidiel s ABS je menšia pravdepodobnosť smrteľných nehôd pre vodiča a pasažierov zrazeného vozidla, ale väčšia pravdepodobnosť smrteľných nehôd pre pasažierov vozidla s ABS, najmä v prípade jedného vozidla. - havárie vozidla.

Z tohto dôvodu sa stále diskutuje o účinnosti ABS. Niektorí veria, že vodiči áut s ABS brzdia nesprávne a uvoľňujú pedál, keď cítia, že pulzuje. Niektorí ľudia veria, že ak vám ABS umožňuje ovládať auto počas núdzového brzdenia, mnohí v záchvate paniky zídu z cesty a havarujú.

Nedávne štúdie ukazujú, že autá vybavené ABS sú menej často účastníkmi nehôd, ale to ešte nie je dôvod domnievať sa, že ABS zlepšuje bezpečnosť premávky.

Rozloženie ABS komponentov

Poďme spojiť všetky časti ABS a uvidíme, ako to funguje. Obrázok ukazuje príklad a detail umiestnenia komponentov ABS vo vozidle.